KR20060120021A - 1회 기록형 이중층 광 데이터 저장 매체 - Google Patents

1회 기록형 이중층 광 데이터 저장 매체 Download PDF

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KR20060120021A
KR20060120021A KR1020067006711A KR20067006711A KR20060120021A KR 20060120021 A KR20060120021 A KR 20060120021A KR 1020067006711 A KR1020067006711 A KR 1020067006711A KR 20067006711 A KR20067006711 A KR 20067006711A KR 20060120021 A KR20060120021 A KR 20060120021A
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후베르트 씨. 에프. 마르텐스
벤노 티에케
피에르 에이치. 보에를레
덴 에텔라르 로날드 제이. 에이. 반
빌헬무스 알. 콥페르스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

약 655nm의 파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사선 빔(9)을 이용하여 1회 기록용 이중층 광 데이터 저장 매체(10)로서, 상기 방사선 빔은 기록 중에 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사된다. 저장 매체는 적어도 하나의 기판(1, 7)을 포함한다. 기판은 한 측면에 1회 기록형 L0 기록층을 갖는 제1 기록 적층체(6)(L0 라고도 한다)과, 1회 기록형 L1 기록층을 갖는 제2 기록 적층체(3)(L1 이라고도 한다)과, 상기 기록 적층체(3, 6) 사이에 개재된 투명 스페이서 층(4)을 구비한다. 제1 기록 적층체(L0)은 광 반사 값 RL0 및 광 투과 값 TL0를 가지며, 제2 기록 적층체(L1)은 유효 광 반사 값 RL1eff를 갖는다. 제1 기록 적층체은 제2 기록 적층체보다 입사면에 보다 근접한 위치에 존재한다. 반사 값 RL0 및 RL1eff는 하기의 범위 내에 있다. 0.12 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.12 ≤ RL1eff ≤ 0.18. 이에 의하면, 이중층 매체의 민감도가 개선된다.
저장 매체, 이중층, 기록 적층체

Description

1회 기록형 이중층 광 데이터 저장 매체{DUAL-STACK OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM FOR WRITE ONCE RECORDING}
본 발명은, 약 655nm의 파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사선 빔을 이용하여 1회 기록용 이중층 광학 데이터 저장 매체로서, 상기 방사선 빔은 기록 중에 매체의 입사면을 통해 입사되며,
상기 저장 매체는 적어도 하나의 기판을 포함하고,
상기 기판은 한 측면에 1회 기록형 L0 기록층을 갖는 제1 기록 적층체(L0 라고도 한다)과, 1회 기록형 L1 기록층을 갖는 제2 기록 적층체(L1 이라고도 한다)과, 상기 기록 적층체 사이에 개재된 투명 스페이서 층을 구비하며,
상기 제1 기록 적층체(L0)은 광 반사 값 RL0 및 광 투과 값 TL0를 가지고,
상기 제2 기록 적층체(L1)은 유효 광 반사 값 RL1eff를 가지며,
상기 제1 기록 적층체은 제2 기록 적층체보다 입사면에 보다 근접한 위치에 존재하는, 이중층 광학 데이터 저장 매체에 관한 것이다.
서론에 기술된 바와 같은 광학 기록 매체의 예가 일본 특허 공개 JP-11066622호 공보에 개시되어 있다.
근래에 디지털 다기능 디스크(DVD)가 콤팩트 디스크(CD)보다 더 높은 데이터 저장 용량을 가진 매체로서 시장 점유율을 늘리고 있다. 이러한 방식은 읽기 전용(ROM), 기록 가능(R) 및 재기록 가능(RW) 버전으로 이용 가능하다. 기록 가능형 및 재기록 가능형 DVD의 경우에, 현재 여러 가지 방식이 경쟁하고 있는바, 즉 기록 가능형으로 DVD+R 및 DVD-R, 그리고 재기록 가능형으로 DVD+RW, DVD-RW 및 DVD-RAM이 있다. 기록 가능형 및 재기록 가능형 DVD 방식 양자의 문제는 한정된 용량과 그로 인한 기록 시간인바, 그 이유는 단지 싱글-적층체 매체의 최대 용량이 4.7GB 이기 때문이다. ROM 디스크인 DVD 비디오의 경우에, 종종 DVD-9로 언급되는 8.5 GB 용량을 갖는 듀얼-레이어 매체(dual layer media)가 이미 상당한 시장점유율을 가지고 있다는 것에 주목하여야 한다. 따라서 8.5GB 용량을 갖는 기록 가능형 및 재기록 가능형 DVD가 많이 요구되고 있다.
DVD+RW 및 DVD+R에 대한 가장 중요한 관심사 중 하나는 기존의 DVD-ROM/DVD-비디오 플레이어와의 후진적 호환성을 획득하는 것이다. 현재 개발되고 있는 듀얼-레이어 DVD+R은 기존의 듀얼-레이어 DVD-ROM 매체와 높은 호환성을 달성할 수 있는 것으로 예측된다. DVD-ROM-DL에서 요구된 바와 같이, 두 층에서의 유효 반사율이 18%이고 신호 변조가 60%인 것이 실험으로 증명되었다. "듀얼-레이어" 및 "이중층"이라는 용어는 흔히 구분 없이 사용되는 것임에 유념하여야 한다. 듀얼-레이어라고 기재되면, 실제로 이중층을 의미하는 것이다. "싱글-적층체" 및 "싱글-레이어"라는 용어 역시 마찬가지이다.
듀얼-레이어(즉, 이중층) DVD-ROM 표준과 호환 가능한 이중층 기록 가능형 DVD 매체를 얻기 위하여, 하부층(L1)과 상부층(L0) 양자의 유효 반사율은 적어도 18%이어야 하는바, 즉 상기 규격을 충족시키기 위한 최소 유효 광 반사율은 Rmin=0.18이다. 유효 광 반사는, 예를 들면 두 층(L0 및 L1)이 제공되고 또 L1 및 L0에 각각 포커싱되는 경우에 매체에서 반사되는 유효 빛의 일부로서 측정된 것을 의미한다. 최소 반사 Rmin=0.18은 DVD-ROM 듀얼 레이어(DL) 표준의 필요조건이다.
싱글-적층체 매체와 유사하게, DL-매체의 경우에 기록 속도가 가장 중요한 문제가 될 것으로 예상될 수 있다. 특히, 두 배의 용량은 완전한 디스크가 기록되기 전에 소비자에게 두 배의 대기 시간을 의미한다. 그러므로, DL-매체의 향후 속도 경쟁은 싱글 레이어(SL) 매체의 현재 속도 경쟁 보다 매두 더 중요할 수도 있다. 속도 경쟁에서 반복되는 문제는 필요한 기록 파워이다. 염료에 기초한 1회 기록형 디스크의 경우, 필요한 레이저 출력과 기록 속도 사이에 대략적인 선형 관계가 존재한다. 그러므로, 최대 속도는 기존의(또는 미래의) 레이저 다이오드의 성능에 의하여 제한된다. 분명한 것은, 향후 DL 속도 경쟁에 대한 출발점은 현재 개발된 2.4X(배속) 매체가 보다 높은 기록 파워를 필요로 하는 경우에 매우 불합리하다. 이용 가능한 파워 수지에 대한 기준으로서, 30mW의 최대 출력 파워를 갖는 현재의 4배속 드라이브와, 40mW 이상의 최대 파워를 갖는 것으로 예상되는 미래의 8배속 드라이브가 선택될 수 있다. 예를 들면 구동 시의 발열, 매체에서의 편차, 파장 의존 감도 편차 등과 같은 약간의 마진을 허용하기 위하여, 4배속 및 8배속 싱글-레이어 매체용의 정격 기록 파워는 상기 값, 즉 2.4배속의 경우에 15mW 미만, 4배속의 경우에 19mW 미만, 8배속의 경우에 30mW 미만으로 상당히 낮아야 한다. 기계적인 한계로 인하여, DVD 경우의 속도 경쟁은 추정된 기록 파워가 50mW인 16배속 기록으로 제한받을 수 있는 것에 주목하여야 한다. 실험에 의하면, 기록 속도 X-인자에 관한 싱글-레이어 DVD+R 기록 파워의 종속성은 PSL(X)=2.73*X + 8.24(단위: mW)로 주어진다(도 2 참조). DVD+R-DL 연구의 현상태에 기초하여, 2.4배속 기록 속도에서의 기록 파워는 25mW 내지 35mW(목표는 30mw)의 범위에 속하는 것으로 예상되는바, 즉 2.4배속 듀얼 레이어 DVD+R에 대한 예상 기록 파워는 싱글 레이어 DVD+R의 경우에 비해 두배로 높다(PDL=2*PSL). 이것은 듀얼-레이어 DVD+R 속도 경쟁의 출발점(파워 관점에서)이 매우 불합리한 것을 의미한다.
DVD+R-DL이 갖는 문제는 많은 기록 용량이 거의 두배이지만 이용 가능한 기록 속도에 한계가 있다는 것이다. 예를 들면, DVD+R 싱글-레이어가 8배속으로 기록 가능하지만, DVD+R-DL은 2.4배속으로 제한된다. DVD+R-DL이 DVD+R 싱글-레이어 속도 경쟁과 보조를 맞출 수 있다면, DVD+R-DL의 허용에 대해서 매우 호의적일 수 있다. 현재의 DVD+R-DL 매체는 레이저 파워 한계로 인하여 이러한 속도 경쟁과 나란히 하기에 너무 둔감하다.
본 발명의 목적은 기록 감도가 개선된 서론에 언급된 유형의 이중층 광 데이터 저장 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적은 0.12 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.12 ≤ RL1eff ≤ 0.18을 특징으로 하는 본 발명에 따른 광 데이터 저장 매체에 의하여 달성된다. 본 출원인은, 반사 파라미터가 상기 범위에 속하는 경우에, 독출된 기록 정보의 신호 세기와 기록층 민감 도 사이에서 적절한 타협이 이루어지는 것을 발견하였다. 이러한 유효 반사 범위는 판독 호환성을 기존의 DVD 플레이어의 높은 백분율로 성취하는 것에 적합하다. 현재, 이러한 반사율 범위는 예를 들면 상-변화 기술에 기초한 기록 가능형(RW) 이중층 DVD에서 획득될 수 없는 것에 주목하여야 한다.
보다 높은 민감도는 보다 높은 레이저 파워를 필요로 하지 않고 기록 속도를 더욱 증가시킨다. 0.15 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.15 ≤ RL1eff ≤ 0.18인 경우에 특히 바람직하다. 상기 범위는, DVD-ROM DL 규격의 하한치에 매우 근접하기 때문에, 상기 조건을 만족시키는 매체가 구형 DVD 플레이어에서 높은 가능성으로 재생할 수 있다는 장점을 갖는다. 의심할 여지 없이, 기존의 듀얼-레이어 DVD-ROM 매체와의 완벽한 호환을 보장하기 위하여, 18%의 최소 반사율이 요구된다. 반면, 하드웨어 관점에서, 실제로 보다 낮은 반사율은 DVD-ROM 드라이브와 플레이어에 의하여 조정될 수 있는 것으로 보여진다. "저" 반사율 듀얼-레이어 DVD 매체의 최초 재생 가능성 테스트에 의하면, 현재 이용 가능한 플레이어의 선택 중에서 약 75%가 13% 반사 디스크를 적절히 재생할 수 있다는 것을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 반사율 범위 15 내지 18%에 있어서, 이러한 백분율은 보다 향상된다. 게다가, 예를 들면, DVD 플레이어용 광 픽업 유닛(OPU)의 개선에 따라서, 가까운 미래에는 보다 낮은 반사 디스크를 재생할 수 있다.
L0 적층체의 반사율과 투과율은 예를 들면 은 또는 은 합금과 같은 반투명 거울의 두께 dL0M의 편차에 의하여 그리고 염료의 흡수율 k만큼 보다 작게 연장으로 조정된다. 예를 들면, 은의 경우에, 해당 은 합금 두께 범위에 걸쳐, 반사율과 투과율은 은 합금의 두께에 대하여 거의 선형으로 종속된다. 현재 이용되는 적층체 구조의 경우에, 하기의 관계가 발견된다. TL0(dL0Ag)=-3.7*dL0Ag + 105 (단위 %) 및 RL0(dL0Ag)=2*dL0Ag - 8.8 (단위 %), 여기서 dL0Ag는 나노미터 단위로 측정된 것임에 주목하여야 한다(도 4 참조). L0 적층체의 총 흡수에 대한 제1 기록층 두께(염료)의 기여는 오히려 적다. 따라서, L0의 반사율과 투과율은 은-합금 두께의 선택에 의해 넓은 범위로 결정된다. 유감스럽게도, 반투명 거울에서 직접 소산된 입사 레이저 파워의 대부분은 염료 층의 기록에 기여하지 않는다. 거울에서 발생된 열은 염료의 매우 낮은 열전도율과 거울의 매우 높은 열전도율에 기인하여 염료로 흘러가지 못한다. 이것은 넓은 RL0 (및 TL0) 값 범위에 걸쳐 L0에 대한 필요한 기록 파워가 현저히 일정하게 유지하는 것을 의미한다(도 3 참조).
L1의 높은 반사율은 유효 L1 반사율 RL1eff이 TL0:RL1eff=RL1*TL0 2에 2차 방정식으로 종속하기 때문에 L0의 높은 투과율과 조합하여 달성될 수 있다. RL0가 RL1eff와 거의 동일한 경우에 바람직하다. 상기 방식에 있어서, 광학 드라이브의 판독 방사선 빔에 의해 매체의 양 적층체으로부터 안정된 반사율이 나타나게 된다. L0와 L1의 반사율이 균형을 이루는 것이 바람직한바, 즉 RL1eff=RL0이기 때문에, L1에서 최대로 허용된 흡수율은 AL1max=1-RL0/TL0 2로 제한된다. 실제로, AL1max는 L1의 반사율이 회 절 효과에 의하여 역시 영향을 받기 때문에 더욱 낮아지게 된다. 듀얼-레이어 디스크에서의 PL1norm은 (AL1*TL0)-1에 비례한다. 이것을 염두하고, RL1eff=18%인 경우에 기록 파워 PL1eff=30mW인 것으로 가정하면, 듀얼-레이어 디스크의 유효 반사율 Reff에 대한 L1 기록 파워의 종속성을 추정하는 것이 가능하다.
전술한 TL0 및 RL0에 대한 실험 관계와, L0 및 L1의 안정된 유효 반사율을 이용하고, 그리고 AL1=1-RL1이라고 가정하면, 12%의 유효 반사율에서, L1에 필요한 최적 기록 파워는 반분되는바, 즉 싱글-레이어 매체와 동일한 크기를 갖는다. L0의 민감도는 보다 큰 흡수 값 k를 갖는 염료를 사용하는 것에 의하여 달성될 수 있는 것에 주목하여야 한다. 계산에 따르면, L0의 증가하는 민감도는 실제로 약 60%의 투과율이 달성될 수 있다는 것을 의미한다.
60% 또는 그 이상의 TL0는 제1 기록 적층체은 두께가 dL0M이고 흡수 계수가 kL0M인 제1 반사층(5)을 구비하며, 상기 L0 기록층은 두께가 dL0R이고 흡수 계수가 kL0R이고, 여기서 (kL0R*dL0R + kL0M*dL0M) < 0.08*λ인 것에 의하여 달성될 수 있다. 이는 수치 TL0가 두 개의 서로 다른 염료 1 과 염료 2에 대하여 계산된 것임을 도 9로 부터 유추될 수 있다.
두 층의 유효 반사율과 민감도를 균형잡기 위하여, 상기 제2 기록 적층체은 제2 반사층(2)을 구비하며, 상기 L1 기록층은 흡수 계수가 kL1R이고, 제2 기록 적층 체의 고유 반사 RL1은 0.30 내지 0.60의 범위에 속하며, 여기서 0.075 < kL1R < 0.25인 경우에 바람직하다. 염료 두께와 반사율 사이의 관계는 두 개의 상이한 레벨링 파라미터(L=0.375, L=0.3)를 가정하는 경우에 각각 0.05, 0.15 및 0.25의 k 값에 대하여 도 12에 구체적으로 예시되어 있다. 레벨링 파라미터 L은 (ddyegroove-ddyeland)/dG로서 규정되며, 상기 수식에서 ddyegroove는 홈(=dR)에서 기록층(염료)의 두께이고, ddyeland는 랜드 상에서의 기록층(염료)의 두께이며, dG는 프리그루브의 깊이이다. 본 발명에 따른 이중층 광 데이터 저장 매체의 L1 적층체의 경우에, 제2 반사층은 입사면으로부터 가장 먼 1회 기록형 L1 기록층의 일측면에 제공된다. 실시예에서, 제2 반사층은 금속이며, dL1M ≥ 25nm의 두께를 가지고, 바람직하게는, 염료층 dL1R의 두께는 0 < dL1R ≤ 3λ/4nL1R의 범위에 있다. 상기 범위는 종래의 싱글-적층체 1회 기록형 매체의 범위이다. dL1M이 25nm보다 낮으면, 반사율은 매우 낮아지게 될 수 있다. 기록 가능형 이중층 DVD 매체의 하부 L1 적층체은 상기 L0 적층체을 통하여 기록된 데이터를 재생하기 위하여 방사선 빔 파장에서 높은 반사율을 가져야 한다.
실시예에서, 제1 반사층은 두께가 dL0M ≤ 16nm, 바람직하게는 dL0M ≤ 12nm이며, 은, 금 또는 구리로부터 선택된 하나를 주요 성분으로 포함한다. 상기 적층체의 경우에, 비교적 얇은 제1 반사층은 염료와 스페이서 사이에 배치된다. 제1 반사층은 반사율을 증가시키기 위하여 반투명 층으로서 역할한다. 최대 두께와 적정 재료는 제1 금속 반사층의 투과율을 충분히 높게 유지하도록 명시되어야 한다. 금속층의 경우에, 예를 들면 은, 금, 구리 및 알루미늄, 또는 그 합금이나, 다른 원소가 도핑된 재료가 사용될 수 있다. 충분히 투명한 적층체을 획득하기 위하여, 제1 반사층의 바람직한 두께는 위에서 명시된 바와 같다.
바람직하게는 kL0R> 0.025, 보다 바람직하게는 kL0R > 0.050이다. L0기록층의 k를 증가시키면, 보다 높은 민감도를 얻을 수 있다. L0 적층체의 총 흡수율에 대한 제1 기록층 두께(염료)의 기여는 오히려 적다. 따라서, L0의 반사율과 투과율은 은(합금)의 선택에 의하여 넓은 범위로 결정된다. 그러므로, 흡수율이 보다 높은 염료를 사용하면 투과율과 반사율에 역효과를 거의 끼치지 않고 L0 기록층의 민감도를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 모든 듀얼-레이어 DVD 기록가능(R) 형식에 적용될 수 있다. 본질적으로 기록층의 염료 재료는 기록 파장 λ에서 높은 투과율 갖는다. 이용될 수 있는 일반적인 염료로는 시아닌-형태, 아조-형태, 스쿠알리움-형태 또는 기타 소정의 특성을 갖는 유기 염료가 있다.
이중층 광 데이터 저장 매체에서, 방사선 빔을 안내하기 위한 안내 홈은 L0와 L1 적층체 양측에 제공될 수 있다. L0 적층체용 안내 홈은 입사면에 가장 근접한 기판에 제공되는 것이 일반적이다.
실시예에서, L1용 안내 홈은 투명 스페이서 층에 제공된다. 상기 실시예를 형식 1이라 한다.
또다른 실시예에서, L1용 안내 홈은 기판에 제공된다. 이러한 실시예를 형식 2라 한다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 두 개의 적층체(L0 및 L1)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 광 데이터 저장 매체의 개략적인 배치도이다.
도 2는 싱글 레이어 DVD+R 경우의 기록 속도에 대한 기록 파워(원 표시)와 듀얼 레이어 DVD+R 경우의 기록 속도에 대한 기록 파워(정사각형 표시)의 종속성과, 18% 반사율에서 듀얼 레이어 DVD+R의 기록 파워(점선으로 표시)의 종속성을 나타낸다.
도 3은 상이한 반사율을 갖는 L0 적층체에 대한 지터 대 기록 출력을 나타낸다(원: 7% 반사율, 정방형: 9% 반사율 및 열십자: 18% 반사율).
도 4는 특정 적층체 구조, 즉 홈 깊이가 140nm, 홈 폭이 300nm, 홈에서서의 염료 두께가 80nm, 1X 아조-염료인 경우의 은 합금에 대한 L0 투과율(정방형 표시)과 L0 반사율(체크 무늬 표시)의 종속성을 도시한다.
도 5는 L0와 L1의 유효 반사에 대한 L1의 이론적 기록 파워의 종속성을 도시한다.
도 6은 기존의 DVD 플레이어에 대하여 반사율이 감소된 듀얼-레이어 DVD 매체의 재생 가능성(playability)을 도시한다.
도 7은 DVD+R(DL)에서 사용된 두 염료에 대한 λ의 함수로서 흡수계수 k를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 은 두께의 함수로서 L0 적층체에 대한 계산된 반사율(RL0), 변조(ML0), 투과율(TL0) 및 변조 x 반사율(RL0*ML0)의 곱을 도시한다.
도 9는 (kL0R*dL0R+kL0M*dL0M)/λ의 함수로서 투과율 TL0 내지 L0를 도시한다.
도 10은 유형 1의 광 데이터 저장 매체를 도시한다.
도 11은 유형 2의 광 데이터 저장 매체를 도시한다.
도 12는 두 개의 다른 레벨링 파라미터(L=0.375, L=0.3)를 가정하면, k 값 0.05, 0.15 및 0.25 각각에 대한 염료 두께의 함수로서 고유 L1 반사율, 즉 RL1을 도시한다.
도 1에는 파장이 655nm인 초점이 맞추어진 방사선 빔(9), 예를 들면, 레이저 빔을 사용하여 기록하는 이중층 광 데이터 저장 매체(10)가 도시되어 있다. 레이저 빔(9)은 기록 도중에 매체(10)의 입사면(8)을 통하여 입사된다. 매체(10)는 한 측면 상에 L0라고 불리는 제1 기록 적층체(6)을 갖는 기판(7)을 포함하며, 상기 제1 기록 적층체은 복합 굴절률이
Figure 112006024355841-PCT00001
=nL0-i.kL0이고 두께가 dL0인 1회 기록형 L0 기록층(5)을 구비한다. 제1 기록 적층체(L0)은 광 반사 값 RL0와 광 투과 값 TL0을 갖는다. L1이라 불리는 제2 기록 적층체(3)이 제공되는바, 상기 제1 기록 적층체 은 복합 굴절률이
Figure 112006024355841-PCT00002
=nL1-i.kL1이고 두께가 dL1R인 1회 기록형 L1 기록층을 구비한다. 제2 기록 적층체(L1)은 광 반사 값 RL1을 갖는다. 광학 파라미터는 레이저 빔 파장에서 모두 측정된다. 제1 기록 적층체(6)은 제2 기록 적층체(3)보다 입사면(8)에 보다 근접한 위치에 제공된다. 투명 스페이서 층(4)은 기록 적층체(3, 6) 사이에 개재된다. 투명 스페이서 층(4)은 초점이 맞추어진 방사선 빔(9)의 초점의 깊이 보다 실질적으로 더 두꺼운 두께를 갖는다. 적층체은 다음의 필요조건, 즉 0.12 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.12 ≤ RL1eff ≤ 0.18을 충족시키도록 조정된다(여기서, RL1eff는 기록 적층체(3)으로부터 기록 적층체(6)을 이중으로 통과한 이후의 입사면(8)에서의 유효 반사이다). RL0는 RL1eff와 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
보다 구체적인 설명은 다음과 같다:
L0 적층체과 L1 적층체을 갖는 유형 1(도 10 참조)의 매체로서, L0 적층체은 홈에 80nm의 아조-염료와 12nm의 은 합금을 가지며, L1 적층체은 100nm의 아조-염료와 120nm의 은 합금을 갖는다. 투명 스페이서(4)는 55μm의 두께를 갖는다. L0의 광 반사율 RL0는 15%이며, L0의 투과율 TL0은 61%이고, L1의 유효 반사율 RL1eff (L0를 통과)는 15%이다. 레이저 기록 파장에서 비교적 투명한 염료를 기록층으로 사용하면, 다층 적층체 매체에 적합한 높은 투과율을 갖는 기록 적층체을 제조할 수 있다. 이것은 CD-R 및 DVD+R과 같이 1회 기록형 광 매체의 경우가 전형적이다. L0 적층체은 145nm의 깊이와 325nm(FWHM)의 너비를 갖는 안내 홈을 갖는다. L1 적 층체은 170nm의 깊이와 370nm(FWHM)의 너비를 갖는 안내 홈(G)을 갖는다. 안내 홈(G)은 투명 스페이서 층(4)에 제공된다.
L0 기록층은 굴절율이
Figure 112006024355841-PCT00003
=2.45-i.0.08인 80nm 두께의 아조-염료이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 대략 655nm이다. (kL0R*dL0R + kL0M*dL0M)/λ=(0.08*80 + 3.75*12)/655=0.078으로서, 이것은 실제 0.08 보다 더 작다.
Au, Cu 또는 반사층 재료와 같은 이러한 금속 합금을 사용하여 유사한 반사 값을 얻을 수 있다.
도 2에서, 2.4배속에서의 듀얼 레이어 DVD+R 경우의 기록 속도에 대한 최대 기록 파워 Pwmax(정사각형 표시)와 18% 반사율에서 듀얼 레이어 DVD+R의 기록 파워(점선으로 표시)의 종속성 뿐만 아니라, 싱글 레이어 DVD+R 경우의 기록 속도에 대한 최대 기록 파워 Pwmax(원 표시)가 도시되어 있다. 이것은 더 빠른 기록 속도, 즉 4배속 (14m/s) 또는 그 이상에서의 이중층(18% 반사율) 1회 기록형 매체의 경우에 비교적 높은 기록 파워 Pw가 필요한 것이 자명하다. 8배속에서는 소비자 리코더와 드라이브에서 현재 이용 가능한 것보다 높은 60mW가 필요하다. 따라서 보다 민감한 듀얼 레이어 DVD+R 매체에 대한 요구가 있음이 명백하다.
도 3에는 상이한 반사를 갖는 L0 적층체에 대한 지터 대 기록 출력이 도시되어 있다. 평균 지터는 최적 위치로부터 기록된 마크의 위치 편차에 대한 측정치이다. 평균 지터는 최적의 기록 파워에서 최소이다. 원: 7% 반사율, 정방형: 9% 반 사율 및 열십자: 18% 반사율. RL0 값의 넓은 범위에 걸쳐, 최적 기록 파워가 상당히 일정하게 유지되는 것에 주목하여야 한다.
도 4에서는 특정 적층체 구조, 즉 홈 깊이가 140nm, 홈 폭이 300nm, 홈에서의 염료 두께가 80nm, 1X 아조-염료인 경우의 은 합금에 대한 L0 투과율(정방형 표시)과 L0 반사율(체크 무늬 표시)의 종속성이 도시되어 있다. L0 적층체의 반사율과 투과율은 예를 들면 은 또는 은 합금과 같은 반투명 거울의 두께 dL0M의 편차에 의하여 그리고 염료의 흡수율 k만큼 보다 작게 연장으로 조정된다. 예를 들면, 은의 경우에, 해당 은 합금 두께 범위에 걸쳐, 반사율과 투과율은 은 합금의 두께에 대하여 거의 선형으로 종속된다. 현재 이용되는 적층체 구조의 경우에, 하기의 관계가 발견된다. TL0(dL0Ag)=-3.7*dL0Ag + 105 (단위 %) 및 RL0(dL0Ag)=2*dL0Ag - 8.8 (단위 %), 여기서 dL0Ag는 나노미터 단위로 측정된 것임에 주목하여야 한다.
도 5에는 L0와 L1의 유효 반사율에 대한 L1:PL1norm의 기록 파워의 이론적 종속성이 도시되어 있다. L1의 높은 반사율은 유효 L1 반사율 RL1eff이 TL0:RL1eff=RL1*TL0 2에 2차 방정식으로 종속하기 때문에 L0의 높은 투과율과 조합하여 달성될 수 있다. L0 와 L1의 반사율이 균형을 이루는 것이 바람직한바, 즉 RL1eff=RL0이기 때문에, L1에서 최대로 허용된 흡수율은 AL1max=1-RL0/TL0 2로 제한된다. 실제로, AL1max는 L1의 반사율이 회절 효과에 의하여 역시 영향을 받기 때문에 더욱 낮아지게 된다. 듀얼-레이어 디스크에서의 PL1norm은 (AL1*TL0)-1에 비례한다. 이것을 염두하고, RL1eff=18%인 경우에 기록 파워 PL1eff=30mW인 것으로 가정하면, 듀얼-레이어 디스크의 유효 반사율 Reff에 대한 L1 기록 파워의 종속성을 추정하는 것이 가능하다.
전술한 TL0 및 RL0에 대한 실험 관계가 TL0(dL0Ag)=-3.7*dL0Ag + 105 (단위 %)와 RL0(dL0Ag)=2*dL0Ag - 8.8 (단위 %)이고, AL1=1-RL1 및 RL0=RL1eff가 사용된다고 가정하면, 12%의 유효 반사율 RL1eff에서, L1 기록층의 경우에 필요한 최적 기록 파워는 반분되는바, 즉 싱글-레이어 매체와 동일한 크기를 갖는다. L0의 민감도는 L0의 반사율과 투과율에 거의 역효과를 주지 않으면서 보다 큰 흡수 값 k를 갖는 염료를 사용하는 것에 의하여 달성될 수 있는 것에 주목하여야 한다. 계산에 따르면, 실제로 약 60%의 투과율이 달성될 수 있다는 것을 보여준다.
도 6에는 기존의 DVD 플레이어에 대하여 반사율이 감소된 듀얼-레이어 DVD 매체의 재생 가능성이 도시되어 있다. 재생 가능성은 삽입된 매체로부터 데이터를 정확하게 판독할 수 있는 기존의 DVD 플레이어의 백분율로 규정된다.
도 7에는 DVD+R(DL)에서 사용된 두 염료에 대한 λ의 함수로서 흡수계수 k가 도시되어 있다. 염료 2는 염료 1보다 큰 흡수 값 k를 갖는다.
도 8에는 은 두께의 함수로서 L0 적층체에 대하여 계산된 반사율, 변조, 투과율 및 변조 x 반사율 곱이 염료 1 및 염료 2에 대하여 도시되어 있다.
도 9에는 (kL0R*dL0R + kL0M*dL0M)/λ의 함수로서 투과율 TL0이 도시되어 있다. 60% 이상의 TL0가 (kL0R*dL0R + kL0M*dL0M)/λ < 0.08인 경우에 달성될 수 있다.
도 10에는 이른바 유형 1의 매체가 도시되어 있다. 레이저 파장에서 광학적으로 반투명인 광학 기록 적층체(L0)이 투명한 프리그루브(pregrooved) 기판(7)에 적용된다. 투명 스페이서 층(4)이 L0 적층체에 부착된다. 스페이서 층(4)은 L1에 대한 프리그루브(G)를 포함하거나, L1에 대한 프리그루브(G)는 L0에의 적용 이후에 스페이서 층(4)으로 넘어가게 된다. 제2 기록 적층체(L1)은 홈이 형성된 스페이서 층(4)에 증착된다. 최종적으로, 카운터 기판(1)이 적용된다.
도 11에는 이른바 유형 2의 매체가 도시되어 있다. 레이저 파장에서 광학적인 반투명인 광학 기록 적층체(L0)은 투명한 프리그루브 기판(7)에 적용된다. 레이저 파장에서 반사하는 제2 광학 기록 적층체(L1)은 제2 투명 프리그루브(G) 기판(1)에 적용된다. 상기 L1을 갖는 기판(1)은 투명 스페이서 층(4)이 사이에 개재된 상태에서 L0를 갖는 기판(7)에 부착된다. 두가지 유형의 디스크에 대한 바람직한 스페이서 층 두께는 40μm 내지 70μm이다.
도 12에는 두 개의 다른 레벨링 파라미터(L=0.375, L=0.3)를 가정하면, k 값 0.05, 0.15 및 0.25 각각에 대한 염료 두께의 함수로서 고유 L1 반사, 즉 RL1이 도시되어 있다.
본원에 제안된 적층체은 DVD+R-DL에의 사용에 제한되지 않으며, 어떠한 (다중 적층체) 유기 염료에 기초한 광학 기록 매체에도 적용될 수 있다. 그러나 두께 와 광학 상수 범위는 DVD+R-DL 매체의 L0 및 L1 적층체에 대한 필요조건을 충족시키도록 규정된다. 마크의 실제 기록은 홈 G에서 발생하지만, 온-랜드(on-land)라고 불리우는 홈 사의 영역에서 발생할 수도 있는 것에 주목하여야 한다. 이 경우에, 안내 홈 G는 실제 방사선 빔 기록 스폿이 온-랜드에 존재하는 상태에서 서보 트래킹 수단의 역할을 수행한다.
전술한 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 당업자가 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 많은 변형예를 고안할 수 있는 것에 주목하여야 한다. 청구범위에서, 괄호 사이에 배치된 참조부호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석될 수 없다. 본원에서 '포함한다'라는 표현은 기재된 것과 다른 부재 또는 단계의 존재를 배제하지 않는 것이며, 요소 앞의 부정관사는 이러한 요소의 복수개의 존재를 배제하지 않는 것는다. 상이한 종속항에서 인용된 소정의 수단은 이러한 수단의 결합이 효과적으로 사용될 수 없는 것을 나타내는 것은 아니다.

Claims (11)

  1. 약 655nm의 파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사선 빔(9)을 이용하여 1회 기록용 이중층 광 데이터 저장 매체(10)로서, 상기 방사선 빔은 기록 중에 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사되며,
    상기 저장 매체는 적어도 하나의 기판(1, 7)을 포함하고,
    상기 기판은 한 측면에 1회 기록형 L0 기록층을 갖는 제1 기록 적층체(6)(L0 라고도 한다)과, 1회 기록형 L1 기록층을 갖는 제2 기록 적층체(3)(L1 이라고도 한다)과, 상기 기록 적층체(3, 6) 사이에 개재된 투명 스페이서 층(4)을 구비하며,
    상기 제1 기록 적층체(L0)은 광 반사 값 RL0 및 광 투과 값 TL0를 가지고,
    상기 제2 기록 적층체(L1)은 유효 광 반사 값 RL1eff를 가지며,
    상기 제1 기록 적층체은 제2 기록 적층체보다 입사면에 보다 근접한 위치에 존재하는, 상기 이중층 광 데이터 저장 매체에 있어서,
    0.12 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.12 ≤ RL1eff ≤ 0.18
    인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  2. 제1항에 있어서,
    0.15 ≤ RL0 ≤ 0.18 및 0.15 ≤ RL1eff ≤ 0.18 인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    RL0는 RL1eff와 거의 동일한 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기록 적층체은 두께가 dL0M이고 흡수 계수가 kL0M인 제1 반사층(5)을 구비하며, 상기 L0 기록층은 두께가 dL0R이고 흡수 계수가 kL0R이고, 여기서
    (kL0R*dL0R + kL0M*dL0M) < 0.08*λ
    인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기록 적층체은 제2 반사층(2)을 구비하며, 상기 L1 기록층은 흡수 계수가 kL1R이고, 제2 기록 적층체의 고유 반사 RL1은 0.30 내지 0.60의 범위에 속하며, 여기서 0.075 < kL1R < 0.25인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 기록층(5)은 두께가 dL0M ≤ 16nm이며, Ag, Au 또는 Cu로부터 선택된 하나를 주요 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 반사층(5)은 두께가 dL0M ≤ 12nm인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    kL0R > 0.025인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  9. 제8항에 있어서,
    kL0R > 0.050인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 스페이서 층(4)에는 L1용 안내 홈(G)이 마련된 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(1)에는 L1용 안내 홈(G)이 마련된 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장 매체.
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